DE19722165C1 - Zündsystem zur Rekombination von Wasserstoff in einem Gasgemisch und Sicherheitsbehälter einer kerntechnischen Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem mit einer An­ zahl von Funkenzündern zur Rekombination von Wasserstoff in einem Gasgemisch. Sie betrifft weiter einen Sicherheitsbehäl­ ter einer kerntechnischen Anlage mit einem derartigen Zündsy­ stem.

In einer kerntechnischen Anlage, insbesondere in einem Kern­ kraftwerk, muß bei Stör- oder Unfallsituationen, bei denen beispielsweise aufgrund von Kernaufheizung eine Oxidation von Zirkonium auftreten kann, mit der Bildung und Freisetzung von Wasserstoffgas und Kohlenmonoxid innerhalb des den Reaktor­ kern umschließenden Sicherheitsbehälters oder Containments gerechnet werden. Insbesondere nach einem Kühlmittelverlust­ störfall können dabei große Mengen an Wasserstoff freigesetzt werden. Dadurch können innerhalb des Containments explosive Gasgemische entstehen. Ohne Gegenmaßnahme ist dabei die An­ reicherung von Wasserstoff in der Containment-Atmosphäre so­ weit möglich, daß bei einer zufälligen Zündung durch die Ver­ brennung einer größeren Menge an Wasserstoff die Integrität des Sicherheitsbehälters gefährdet sein könnte.

Zur Verhinderung der Bildung derartiger explosiver Gasgemi­ sche im Containment eines Kernkraftwerks werden verschiedene Einrichtungen oder Verfahren diskutiert. Hierzu gehören bei­ spielsweise Einrichtungen wie katalytische Rekombinatoren, katalytisch und/oder elektrisch betriebene Zündeinrichtungen oder die Kombination der beiden vorgenannten Einrichtungen sowie Verfahren einer permanenten Inertisierung des Contain­ ments.

Beim Einsatz eines Zündsystems zur Beseitigung des Wasser­ stoffs aus der Atmosphäre des Containments soll eine zuver­ lässige Rekombination des Wasserstoff mit Sauerstoff mittels einer kontrollierten Verbrennung erreicht werden. Dabei soll ein signifikanter Druckaufbau als Folge einer virulenten Was­ serstoffverbrennung sicher vermieden werden. Ein derartiges Zündsystem ist dabei üblicherweise derart ausgelegt, daß auch an der oberen Zündgrenze eines Gasgemisches, also bei einem Gasgemisch mit vergleichsweise hoher Wasserstoffkonzentra­ tion, eine zuverlässige Zündung des Wasserstoffs gewährlei­ stet ist.

Aus der EP 596 964 B1 ist ein kombi­ niertes Katalysator-Zündsystem zur Rekombination von Wasser­ stoff in einem Gasgemisch bekannt. Bei diesem System wird bei der katalytischen Rekombination von Wasserstoff die an einem Ka­ talysatorkörper gewonnene Wärme einer Zündvorrichtung zuge­ leitet und dort zur Zündung von Wasserstoff verwendet. Bei einem derartigen kombinierten Katalysator-Zündsystem tritt die Zündung des Wasserstoffs jedoch erst nach dem Ablauf ei­ ner Zündverzugszeit nach der Freisetzung des Wasserstoffs ein. Nach der ersten Freisetzung des Wasserstoffs ist nämlich eine gewisse Zeit erforderlich, bis sich der Katalysatorkör­ per hinreichend erwärmt hat, um eine Zündung des Wasserstoffs zu ermöglichen. Diese Zeitverzögerung führt dazu, daß bei schnellen Gasverschiebevorgängen innerhalb des Containments die Zündung des Wasserstoffs erst bei vergleichsweise hohen Wasserstoffkonzentrationen einsetzt.

Ein aus der EP 289 907 B1 bekanntes Zündsystem zur gesteuerten Zündung eines Wasserstoff enthal­ tenden Gasgemisches umfaßt einen Funkenzünder, der über einen integrierten Energiespeicher bespeisbar ist. Das Zündsystem ist dabei mit einem autark ausgelegten Energiespeicher verse­ hen, so daß keine Zuleitungen erforderlich sind. Als Energie­ speicher ist dabei insbesondere eine Trockenbatterie vorgese­ hen. Allerdings ist dieses Zündsystem aufgrund der Kapazität des integrierten Energiespeichers lediglich für eine begrenz­ te Laufzeit geeignet. Insbesondere bei einer frühzeitigen An­ regung des Funkenzünders ist bei einem Störverlauf mit späte­ rer Wasserstofffreisetzung eine gesteuerte Zündung des Was­ serstoffs nur eingeschränkt möglich. Zudem reagiert dieses Zündsystem ebenfalls erst nach Ablauf einer Zündverzugszeit auf die Freisetzung von Wasserstoff. Auch ist ein Langzeitbe­ trieb des Zündsystems, der zur Abdeckung aller denkbaren Störfallszenarien erforderlich wäre, nur mit Einschränkungen möglich. Weiterhin ist eine vorsorgliche Anregung des Zündsy­ stems bereits im Vorfeld eines sich anbahnenden Störfalles von einer externen Station, wie beispielsweise der Leitwarte einer Kraftwerksanlage, aus nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem mit einer Anzahl von Funkenzündern zur Rekombination von Wasser­ stoff in einem Gasgemisch, insbesondere für die Containment- Atmosphäre einer kerntechnischen Anlage, anzugeben, mit dem auch bei vergleichsweise schnellen Gasverschiebevorgängen eine zuverlässige Zündung eines zündfähigen Gasgemischs ge­ währleistet ist. Zudem soll ein gegen die Bildung eines ex­ plosiven Gasgemisches besonders abgesicherter Sicherheitsbe­ hälter einer kerntechnischen Anlage angegeben werden.

Diese Aufgabe wird für ein Zündsystem der obengenannten Art erfindungsgemäß gelöst, indem jeder Funkenzünder als Schnell­ taktzünder mit einer Betriebsfrequenz von mehr als etwa 10 Hz ausgebildet ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für eine zuverlässige Zündung des Gasgemisches auch bei schnellen Gas­ verschiebevorgängen eine direkte Zündung des an dem oder je­ dem Funkenzünder vorbeiströmenden Gasgemisches auch bei einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als etwa 10 m/s gewährlei­ stet sein sollte. Für eine zuverlässige Direktzündung eines mit einer derartig hohen Strömungsgeschwindigkeit strömenden Gasgemisches sind die Funkenzünder als Schnelltaktzünder mit einer entsprechend hohen Betriebsfrequenz ausgelegt. Durch das Schnelltakten wird weiterhin das umliegende Gasgemisch stark vorionisiert, so daß die Zündwahrscheinlichkeit steigt und somit eine zuverlässige Zündung bereits direkt nach Über­ schreiten der unteren Zündgrenze des Gasgemisches sicherge­ stellt ist. Die Verbrennungslasten sind dabei im Vergleich zu einer späteren Zündung deutlich geringer.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Funkenzünder dabei als Niederenergiezünder mit einer Betriebsleistung von weni­ ger als 10 W ausgebildet. Somit ist eine zuverlässige Energieversorgung der Funkenzün­ der mit besonders einfachen Mitteln realisierbar. Dabei kön­ nen insbesondere Energieversorgungskabel mit besonders gerin­ gem Kabelquerschnitt vorgesehen sein. Die für diese Kabel er­ forderlichen Durchführungen durch den Sicherheitsbehälter der Kraftwerksanlage können somit entsprechend klein dimensio­ niert sein.

Um eine zuverlässige Zündung eines zündfähigen Gasgemisches sowohl beim kurzzeitigen Ausfall externer Aggregate als auch bei besonders langer Laufzeit des Zündsystems zu gewährlei­ sten, sind die Funkenzünder vorteilhafterweise zur Energie­ versorgung gruppenweise zusammengeschaltet, wobei jeweils eine Gruppe von Funkenzündern an einen ihnen gemeinsamen Energiezwischenspeicher angeschlossen ist und die Energiezwischenspeicher ihrerseits an eine zentrale Energieversorgungs­ einheit angeschlossen sind. An jedem Energiezwischenspeicher kann dabei beispielsweise jeweils eine Gruppe von etwa 10 bis 20 Funkenzündern angeschlossen sein. Alternativ können aber auch sämtliche Funkenzünder an einen einzigen Energiezwi­ schenspeicher angeschlossen sein.

Bei einem derartigen, zweistufig aufgebauten Energieversor­ gungssystem ist die Unabhängigkeit der Energieversorgung der Funkenzünder von externen Aggregaten zumindest für eine Über­ gangszeit durch die Energiezwischenspeicher sichergestellt. Andererseits ist das Zündsystem aber auch für eine besonders lange Betriebszeit von beispielsweise mehr als 5 Tagen geeig­ net, da die Energiezwischenspeicher über die zentrale Ener­ gieversorgung wieder aufladbar sind. Bei einem derartigen Energieversorgungssystem können die Energiezwischenspeicher auch lediglich beim Ausfall der zentralen Energieversorgung aktiviert sein, so daß die Verfügbarkeitsdauer der Energie­ zwischenspeicher besonders lang ist. Die zentrale Energiever­ sorgung kann beispielsweise als Batterieanlage, als Notstrom­ dieselnetz oder als ein separates Stromaggregat ausgebildet sein.

Als Energiezwischenspeicher können dabei Trockenbatterien vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise sind die Energiezwischen­ speicher jedoch als Niedervoltakkumulatoren ausgebildet. Das zweistufige Energieversorgungssystem erlaubt beispielsweise auch eine vorsorgliche Auslösung des Zündsystems bereits bei vergleichsweise geringen Wasserstoffkonzentrationen, ohne daß die Betriebszeit des Zündsystems bei einem lang anhaltenden Störfall eingeschränkt wäre. Insbesondere im Hinblick auf hohe Sicherheitsanforderungen bei der Vermeidung der Bildung explosiver Gasgemische im Containment einer kerntechnischen Anlage ist das Zündsystem somit besonders flexibel einsetz­ bar.

Für ein besonders zuverlässiges Ansprechen des Zündsystems auf eine beginnende Freisetzung von Wasserstoff umfaßt jeder Energiezwischenspeicher zweckmäßigerweise einen Selbstauslö­ ser, der als Sensor für freigesetzten Wasserstoff einen kata­ lytisch beschichteten Temperaturgeber und/oder einen inte­ grierten Druckschalter aufweist. Mit anderen Worten: Zweckmä­ ßigerweise sind die Auslöser für die Funkenzünder nicht in den Funkenzündern selbst, sondern vielmehr in den Energiezwi­ schenspeichern angeordnet. Die Funkenzünder können somit in besonders kompakter Bauweise ausgeführt sein. Somit wird ein besonders effektiver Schutz der Funkenzünder auch gegen ex­ terne Temperatur- und Strahlungseinflüsse mit einfachen Mit­ teln ermöglicht. Insbesondere bei redundanter Ausbildung der Wasserstoffsensoren ist dabei eine frühzeitige und zuverläs­ sige Früherkennung der Bildung von Wasserstoff gewährleistet.

Für einen besonders zuverlässigen Betrieb des Zündsystems auch bei verschiedenartigen Störfallszenarien sind zweckmäßi­ gerweise für dessen wesentliche Komponenten Kühlvorrichtungen vorgesehen, die das Überschreiten zulässiger Maximaltempera­ turen für die jeweiligen Komponenten sicher verhindern. Dazu weist zweckmäßigerweise jeder Energiezwischenspeicher eine Kühleinheit auf, mittels derer seine Betriebstemperatur bei verschiedenartigen Störfallszenarien sicher unterhalb von etwa 140°C, vorzugsweise 100°C, gehalten werden kann. Ein mit einer derartigen Kühleinheit versehener Energiezwischenspei­ cher ist auch innerhalb des Sicherheitsbehälters einer kern­ technischen Anlage anbringbar. Die Übertragungsmittel zur Be­ speisung der an den jeweiligen Energiezwischenspeicher ange­ schlossenen Funkenzünder mit Zündenergie können somit mit be­ sonders kurzen Übertragungswegen ausgeführt sein. Die Hochtemperaturfestigkeit des Zündsystems kann dabei durch ei­ nen weiteren Temperaturschutz mittels einer zusätzlichen Iso­ lierung, mittels verlängerter Elektroden sowie durch die Ver­ wendung von Metallmantelkabeln mit mineralischer Isolierung weiter verbessert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Gehäuse jedes Funken­ zünders für eine besonders gute Kühlung des Funkenzünders auch bei erhöhter Temperatur- oder Strahlenbelastung ausge­ bildet. Dazu umfaßt das Gehäuse jedes Funkenzünders zweckmä­ ßigerweise einen Isoliermantel. Dabei kann in der Art einer Doppelmantelausführung ein Luftspalt oder eine Vakuumisolie­ rung oder auch ein temperatur- und strahlenbeständiger Iso­ lierstoff vorgesehen sein. Jeder Funkenzünder weist dabei vorteilhafterweise zudem ein als Strahlenschutz für seine Zündelektronik ausgebildetes Innengehäuse auf.

Weiterhin ist jeder Funkenzünder zweckmäßigerweise mit einer integrierten Wärmesenke ausgerüstet, mittels der die zur Zündungsauslösung vorgesehene Hochfrequenzelektronik des Fun­ kenzünders auch bei variierender Temperatur- oder Strahlenbe­ lastung wie beispielsweise in einer Hochtemperatursituation bei stehender Flamme auf einer Temperatur unterhalb von etwa 150°C haltbar ist. Als integrierte Wärmesenke eignet sich dabei besonders ein im jeweiligen Funkenzünder vorgese­ henes Wasserbad, bei dem das Wasser bei eintretender Erwär­ mung verdampft und durch die Verdampfungskälte die Zündelek­ tronik des Funkenzünders kühlt. Eine derartig ausgebildete Wärmesenke arbeitet autark und unabhängig von externen Aggre­ gaten, so daß ein besonders zuverlässiger Betrieb der jewei­ ligen Funkenzünder gewährleistet ist. Somit ist sicherge­ stellt, daß die als Schnelltaktzünder ausgelegten Funkenzün­ der auch unter extremen Störfallbedingungen einfach und si­ cher einsetzbar sind.

Für eine besonders zuverlässige Langzeittemperaturbegrenzung seiner Zündelektronik weist jeder Funkenzünder dabei vorteil­ hafterweise jeweils eine mit einem Sicherheitsventil absperr­ bare Ablaßleitung für ein Kühlmittel auf. Aus jedem Funken­ zünder ist somit Kühlmittel, beispielsweise verdampftes Was­ ser des als Wärmesenke vorgesehenen Wasserbades derart dosiert abführbar, daß eine zuverlässige Kühlung durch Verdampfung des Kühlmittels auch über lange Zeiträume gewährleistet ist.

Bezüglich des Sicherheitsbehälters einer kerntechnischen An­ lage wird die genannte Aufgabe gelöst, indem in dessen Innen­ raum eine Anzahl von Funkenzündern eines in der obengenannten Art ausgeführten Zündsystems angeordnet sind. Durch die An­ ordnung von als Schnelltaktzünder mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 10 Hz ausgebildeten Funkenzündern im Innenraum des Sicherheitsbehälters ist eine zuverlässige frühzeitige Beseitigung sich bildenden Wasserstoffs aus der Atmosphäre des Sicherheitsbehälters gewährleistet.

Zweckmäßigerweise sind dabei sowohl eine Anzahl von Funken­ zündern sowie die diesen zugeordneten Energiezwischenspeicher innerhalb des Innenraums des Sicherheitsbehälters angeordnet. Für eine besonders flexible und zuverlässige Rekombination sich bildenden Wasserstoffs können dabei zusätzlich zu den Funkenzündern noch weitere Rekombinationsvorrichtungen, bei­ spielsweise katalytische Rekombinatoren, eingesetzt sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß durch die Auslegung der Funkenzünder als Schnelltaktzünder mit einer Betriebsfrequenz von mehr als etwa 10 Hz auch bei schnellen Gasverschiebevorgängen eine zu­ verlässige und frühzeitige Zündung eines zündfähigen Gasgemi­ sches gewährleistet ist. Durch die starke Vorionisierung des Gasgemisches im Bereich der Elektroden des Funkenzünders auf­ grund der hohen Taktfrequenz ist zudem die Zündwahrschein­ lichkeit des Gasgemisches besonders hoch. Eine zuverlässige frühzeitige Zündung ist somit auch in wenig bewegter Atmo­ sphäre sichergestellt. Durch die zweistufig ausgebildete Energieversorgung des Zündsystems ist zudem einerseits ein vorübergehend autarker, von externen Quellen unabhängiger Be­ trieb des Zündsystems möglich, wobei andererseits die volle Funktionsfähigkeit des Zündsystems auch bei langer Betriebs­ dauer gewährleistet ist. Insbesondere bei einer Energiever­ sorgung der Funkenzünder über die zentrale externe Energie­ versorgungseinheit kann das Zündsystem auch vorsorglich be­ reits bei besonders geringen Wasserstoffkonzentrationen aus­ gelöst werden. Zudem ermöglicht die Auslagerung der Auslöser für die Funkenzünder und der Energieversorgung für die Fun­ kenzünder in die Energiezwischenspeicher eine besonders kom­ pakte Bauweise der Funkenzünder. Die Funkenzünder sind somit örtlich besonders flexibel einsetzbar, so daß das Zündsystem besonders gut an eine erwartete räumliche Verteilung der Freisetzung von Wasserstoff angepaßt sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Zündsystem zur Rekombination von Wasserstoff in einem Gasgemisch, und

Fig. 2 einen Funkenzünder des Zündsystems aus Fig. 1.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit dem gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Das Zündsystem 1 gemäß Fig. 1 ist zur Rekombination von Was­ serstoff in einem Gasgemisch, nämlich in der Containment-At­ mosphäre eines in Fig. 1 auszugsweise dargestellten Sicher­ heitsbehälters 2 einer kerntechnischen Anlage, vorgesehen. Das Zündsystem 1 umfaßt dazu eine Anzahl von innerhalb des Sicherheitsbehälters 2 an einer Innenwand 3 angeordneten Fun­ kenzündern 4, von denen jeder zur bedarfsweisen Erzeugung von Zündfunken zur kontrollierten Verbrennung von im Innenraum des Sicherheitsbehälters 2 freigesetztem Wasserstoff ausge­ legt ist.

Zur Versorgung mit Zündenergie sind die Funkenzünder 4 an ein zweistufig ausgebildetes Energieversorgungssystem 6 ange­ schlossen. Das Energieversorgungssystem 6 umfaßt eine Anzahl von an eine zentrale Energieversorgungseinheit 7 angeschlos­ senen Energiezwischenspeichern 8. Im Ausführungsbeispiel sind als Energiezwischenspeicher 8 Niedervoltakkumulatoren vorge­ sehen. Alternativ können die Energiezwischenspeicher 8 aber auch als Trockenbatterien ausgebildet sein. Die Energiezwi­ schenspeicher 8 sind innerhalb des Sicherheitsbehälters 2 an einer weiteren Innenwand 9 aufgehängt.

An jeden Energiezwischenspeicher 8 ist jeweils eine Gruppe von etwa 15 Funkenzündern 4 angeschlossen. Mit anderen Wor­ ten: Die Funkenzünder 4 sind zur Energieversorgung gruppen­ weise zusammengeschaltet, wobei jeweils eine Gruppe von Fun­ kenzündern 4 an einen ihnen gemeinsamen Energiezwischenspei­ cher 8 angeschlossen ist. Die gruppenweise Zusammenschaltung der Funkenzünder 4 ist in Fig. 1 durch die bündelweise Dar­ stellung von Energieübertragungsleitungen 10 symbolisiert. Die Energieübertragungsleitungen 10 sind dabei in hochtempe­ raturfester Ausführung als Metallmantelkabel mit Mineral­ stoffisolierung ausgebildet.

Eingangsseitig sind die Energiezwischenspeicher 8 über durch den Sicherheitsbehälter 2 geführte Versorgungsleitungen 12 an die zentrale Energieversorgungseinheit 7 angeschlossen. Jeder Energiezwischenspeicher 8 ist für eine Autarkiezeit von etwa 24 h ausgelegt und über die zentrale Energieversorgungsein­ heit 7 nachladbar. Als Energieversorgungseinheit 7 ist im Ausführungsbeispiel ein Notstrom-Dieselnetz vorgesehen. Al­ ternativ kann aber auch eine separate Batterie oder ein ande­ res Stromaggregat vorgesehen sein.

Jeder der über jeweils eine Leitung 12 an die zentrale Ener­ gieversorgungseinheit 7 angeschlossenen Energiezwischenspei­ cher 8 umfaßt zur Auslösung eines Zündvorgangs einen Selbst­ auslöser 14 mit einem katalytisch beschichteten Temperaturge­ ber 16 und mit einem integrierten Druckschalter 18. Das Zünd­ system 1 ist somit für eine redundant ausgebildete selbstaus­ lösende Zünderzuschaltung in Abhängigkeit vom Druck und/oder von der Temperatur im Innenraum des Sicherheitsbehälters 2 ausgerüstet. Zusätzlich ist jeder Energiezwischenspeicher 8 über eine Signalleitung 22 an eine manuelles Auslösesystem 24 angeschlossen. Das Auslösesystem 24 kann dabei beispielsweise Teil der Leitwarte eines Kernkraftwerks sein. Eingangsseitig ist das Auslösesystem 24 über eine Signalleitung 26 mit einem Wasserstoffsensor 28 verbunden. Die Energieversorgung der Funkenzünder 4 über die ihnen jeweils vorgeschalteten Ener­ giezwischenspeicher 8 kann dabei alternativ über die in die Energiezwischenspeicher 8 jeweils integrierten Selbstauslöser 14 oder über das manuelle Auslösesystem 24 ausgelöst werden.

Weiterhin ist jeder Energiezwischenspeicher 8 mit einer inte­ grierten Kühleinheit 29 als Wärmesenke ausgerüstet. Die Kühl­ einheit 29 ist dabei derart ausgelegt, daß auch bei einer Störfallsituation mit hoher Wärmefreisetzung eine Temperatur von 100°C im Inneren des Energiezwischenspeichers 8 nicht überschritten wird. Die Energiezwischenspeicher 8 sind somit auch in der Ausführung als Niedervoltakkumulatoren bei einer großen Vielzahl von Störfallszenarien sicher betreibbar.

Ein Funkenzünder 4 des Zündsystems 1 ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Funkenzünder 4 ist als Schnelltaktzünder mit einer Betriebsfrequenz von etwa 100 Hz und als Nieder­ energiezünder mit einer Betriebsleistung von etwa 5 W ausge­ legt und umfaßt dazu eine Zündelektronik 30, die als wesent­ liche Komponenten einen Taktgenerator, einen Hochspannungs­ transistor, einen Ladekondensator sowie einen Zündtransforma­ tor umfaßt. Die Zündelektronik 30 ist eingangsseitig an die Energieversorgungsleitung 10 angeschlossen, die mit dem dem Funkenzünder 4 zugeordneten Energiezwischenspeicher 8 verbun­ den ist. Ausgangsseitig ist die Zündelektronik 30 mit einer Funkenstrecke 32 verbunden, deren Ende 34 in einen Bereich im Innenraum des Sicherheitsbehälters hineinragt, in dem mit ei­ nem Störfall bei vermehrter Wasserstofffreisetzung zu rechnen ist.

Der Funkenzünder 4 umfaßt ein mehrschichtig ausgebildetes Ge­ häuse 36, dessen Außenmantel 38 aus einem hochtemperaturfe­ sten Material, wie beispielsweise VA-Stahl oder Titan, be­ steht. Innerhalb des Außenmantels 38 ist ein Isoliermantel 40 angeordnet, der im Ausführungsbeispiel in der Art einer Dop­ pelmantelausführung als Luftspalt zwischen dem Außenmantel 38 und einem Innenmantel 42 ausgebildet ist. Alternativ kann für den Isoliermantel 40 auch ein zwischen dem Außenmantel 38 und dem Innenmantel 42 angeordneter temperatur- und strahlenbe­ ständiger Isolierstoff vorgesehen sein.

Innerhalb des Gehäuses 36 ist die Zündelektronik 30 in einem als Strahlenabschirmung ausgebildeten Innengehäuse 44 ange­ ordnet. Der Zwischenraum 46 zwischen dem Innengehäuse 44 und dem Innenmantel 42 ist in der Art eines Wasserbades bis zu einem Pegel 48 mit Wasser W aufgefüllt, das als in den Fun­ kenzünder 4 integrierte Wärmesenke dient.

Das Innengehäuse 44 ist über ein aus Isoliermaterial beste­ hendes Befestigungselement 50 am Gehäuse 36 befestigt. Das Gehäuse 36 ist auf seiner der Funkenstrecke 32 zugewandten, mit einem Deckel 52 verschlossenen Stirnseite mit einem kera­ mischen Hitzeschild 54 versehen. Der Innenraum 46 kommuni­ ziert über eine mit einem Sicherheitsventil 56 absperrbare Ablaßleitung 58 mit dem Außenraum des Gehäuses 36.

Das Gehäuse 36 ist über ein Befestigungselement 60 an der In­ nenwand 3 aufgehängt. Das über das Befestigungselement 60 an der Innenwand 3 aufgehängte Gehäuse 36 ist dabei von einem weiteren, unmittelbar an der Innenwand angeordneten Isolier­ mantel 62 umgeben.

Bei einem Störfall innerhalb des Sicherheitsbehälters 2 wird mittels des Wasserstoffsensors 28 oder mittels der als Senso­ ren vorgesehenen Temperaturgeber 16 und/oder Druckschalter 18 festgestellt, ob Wasserstoff freigesetzt wurde. Falls dies der Fall ist, so werden manuell über die Auslöseeinheit 24 oder automatisch über die in den Energiezwischenspeichern 8 integrierten Selbstauslöser 14 die Funkenzünder 4 aktiviert. Über die Funkenstrecke 32 jedes Funkenzünders 4 wird dabei an ihrem Ende 34 ein Zündfunke erzeugt, der zu einer kontrol­ lierten Verbrennung oder Rekombination des Wasserstoffs führt. Aufgrund der als Schnelltaktzünder ausgebildeten Fun­ kenzünder 4 mit einer Betriebsfrequenz von etwa 100 Hz ist dabei eine zuverlässige Zündung des Wasserstoffs auch bei vergleichsweise schnellen Gasverschiebevorgängen mit Strö­ mungsgeschwindigkeiten von mehr als 10 m/s sicher gewährlei­ stet. Zudem ist aufgrund der hohen Betriebsfrequenz der Fun­ kenzünder 4 eine besonders starke Vorionisierung des Gasgemi­ sches gewährleistet, so daß auch bei wenig bewegter Gasatmo­ sphäre eine frühzeitige Zündung direkt nach Überschreiten der Zündergruppe sichergestellt ist. Die Verbrennungslasten bei einer Zündung sind somit besonders gering.

Das Zündsystem 1 ist für eine besonders hohe Betriebssicher­ heit auch bei verschiedenartigen Störfallsituationen ausge­ legt. Durch den zweistufigen Aufbau des Energieversorgungssy­ stems 6 für die Funkenzünder 4 ist das Zündsystem 1 sowohl für einen mittelfristigen autarken Betrieb als auch für einen langfristigen Dauerbetrieb geeignet. Im mittelfristigen Autarkbetrieb erfolgt die Energieversorgung für die Funken­ zünder 4 ausschließlich über die Energiezwischenspeicher 8, die ohne Nachspeisung von außen eine Betriebszeit von minde­ stens 24 h sicherstellen. Ein zuverlässiger Betrieb des Zünd­ systems 1 ist somit auch bei Ausfall externer Vorrichtungen gewährleistet. Über die zentrale Energieversorgungseinheit 7 ist zudem auch ein sicherer Langzeitbetrieb des Zündsystems 1 gewährleistet.

Aufgrund ihres Aufbaus sind die Funkenzünder 4 für eine hohe Betriebssicherheit auch bei verschiedenartigen Unfallszena­ rien ausgelegt. Die Funktionssicherheit der jeweiligen Zünd­ elektronik 30 ist dabei auch bei hohen Außentemperaturen in­ folge des jeweiligen Störfalls sichergestellt. Dazu trägt ne­ ben dem im Gehäuse 36 jedes Funkenzünders 4 vorgesehenen Iso­ liermantel 40 besonders auch die integrierte Wärmesenke in Form des das Innengehäuse 44 umgebenden Wassers W bei. Das Wasser W verdampft nämlich infolge erhöhter Temperatur und trägt somit durch seine Verdampfungskälte zur Kühlung der Zündelektronik 30 bei. Eine besonders lange Betriebsdauer ist dabei durch das Sicherheitsventil 56 gewährleistet. Über das Sicherheitsventil 56 ist nämlich die Ablaßrate des verdampf­ ten Wassers W aus dem Gehäuse 36 einstellbar. Auch bei be­ grenztem Wasservorrat ist somit die integrierte Wärmesenke für einen besonders langen Betriebszeitraum verfügbar.

Claims (12)

1. Zündsystem (1) mit einer Anzahl von Funkenzündern (4) zur Rekombination von Wasserstoff in einem Gasgemisch insbesondere für die Containment-Atmos­ phäre einer kerntechnischen Anlage, wobei je­ der Funkenzünder (4) als Schnelltaktzünder mit einer Be­ triebsfrequenz von mehr als etwa 10 Hz ausgebildet ist.

2. Zündsystem (1) nach Anspruch 1, dessen Funkenzünder (4) als Niederenergiezünder mit einer Betriebsleistung von weni­ ger als 10 W ausgebildet sind.

3. Zündsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Funken­ zünder (4) zur Energieversorgung gruppenweise zusammenge­ schaltet sind, wobei jeweils eine Gruppe von Funkenzündern (4) an einen ihnen gemeinsamen Energiezwischenspeicher (8) angeschlossen ist und die Energiezwischenspeicher (8) ihrerseits an eine zentrale Energieversorgungseinheit (7) angeschlossen sind.

4. Zündsystem (1) nach Anspruch 3, bei dem jeder Energiezwi­ schenspeicher (8) einen Selbstauslöser (14) mit einem kataly­ tisch beschichteten Temperaturgeber umfaßt.

5. Zündsystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem jeder Ener­ giezwischenspeicher (8) einen Selbstauslöser (14) mit einem integrierten Druckschalter umfaßt.

6. Zündsystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem jeder Energiezwischenspeicher (8) eine Kühleinheit (29) auf­ weist.

7. Zündsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der jeder Funkenzünder (4) ein als Strahlenschutz für seine Zünd­ elektronik (30) ausgebildetes Innengehäuse (44) aufweist.

8. Zündsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem jeder Funkenzünder (4) jeweils ein Gehäuse (36) mit einem Isoliermantel (42) aufweist.

9. Zündsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem jeder Funkenzünder (4) eine integrierte Wärmesenke aufweist.

10. Zündsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem jeder Funkenzünder (4) jeweils an eine mit einem Sicherheits­ ventil (56) absperrbare Ablaßleitung (58) für ein Kühlmittel aufweist.

11. Sicherheitsbehälter einer kerntechnischen Anlage, in des­ sen Innenraum eine Anzahl von Funkenzündern (4) eines Zündsy­ stems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet sind.

12. Sicherheitsbehälter einer kerntechnischen Anlage, in des­ sen Innenraum eine Anzahl von Funkenzündern (4) sowie die Energiezwischenspeicher (8) eines Zündsystems (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10 angeordnet sind.